自動(dòng)控制原理AUTOMATICCONTROLTHEORY第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)一、自動(dòng)控制的基本概念二、控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)一、自動(dòng)控制的基本概念自動(dòng)控制：自動(dòng)控制系統(tǒng)控制裝置受控對(duì)象

在無(wú)人直接參與下，利用控制裝置操縱受控對(duì)象，使受控對(duì)象的被控量按給定信號(hào)變化。分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。自動(dòng)控制原理的主要任務(wù)：第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)控制器給定值

檢測(cè)元件

受控對(duì)象被控量

自動(dòng)控制示意圖

圖1.1神州十一號(hào)與天宮空間站的對(duì)接過(guò)程圖其中被控制量就是神舟十一號(hào)與天宮空間站的相對(duì)距離d，當(dāng)d=0的時(shí)候就出現(xiàn)了完美對(duì)接。

圖1.2防空導(dǎo)彈控制其中被控制量是導(dǎo)彈與目標(biāo)的相對(duì)距離ρ最終必須趨近于零導(dǎo)彈就命中目標(biāo)了。圖1.3高射炮控制系統(tǒng)高射炮的俯仰角α和方位角β就是兩個(gè)被控制量，通過(guò)調(diào)整這兩個(gè)角度高射炮可以精確的命中敵方的飛機(jī)。

圖1.4雷達(dá)天線隨動(dòng)系統(tǒng)雷達(dá)天線隨動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)控制平臺(tái)的速度和角度，使雷達(dá)跟蹤飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)二、自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用開始多用于工業(yè)：壓力、溫度、流量、位移、速度、濕度、粘度自動(dòng)控制后來(lái)進(jìn)入軍事領(lǐng)域：飛機(jī)自動(dòng)駕駛、火炮自動(dòng)跟蹤、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、宇宙飛船自動(dòng)控制目前滲透到更多領(lǐng)域：大系統(tǒng)、交通管理、圖書管理等生物學(xué)系統(tǒng)：生物控制論、波斯頓假肢、人造器官經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)：模擬經(jīng)濟(jì)管理過(guò)程、經(jīng)濟(jì)控制論例水溫控制系統(tǒng)系統(tǒng)的構(gòu)成：水箱熱傳導(dǎo)器件控制器電機(jī)閥門顯示儀表蒸汽冷水排水熱水給定信號(hào)檢測(cè)信號(hào)控制信號(hào)工作原理：

控制器將給定值和檢測(cè)值比較之后，發(fā)出控制信號(hào)調(diào)節(jié)閥門的開度，從而調(diào)節(jié)蒸汽流入，控制水的溫度。第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際溫度偏差反饋量預(yù)期溫度_控制器

為了方便地分析系統(tǒng)性能，一般用框圖來(lái)表示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖所示:受控對(duì)象：水箱被控制量：水的溫度控制裝置：熱敏元件、控制器、閥門。執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門水箱測(cè)量裝置第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)桿杠長(zhǎng)度例液位自動(dòng)控制系統(tǒng)h水箱桿杠浮球閥門進(jìn)水系統(tǒng)組成：出水被控制量：水位高度工作原理：

調(diào)節(jié)杠桿長(zhǎng)度L，通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥門的開度，從而調(diào)節(jié)進(jìn)水量以控制液位的高度。L第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示：

杠桿浮球hr(s)h(t)閥門水箱機(jī)構(gòu)第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式1．開環(huán)控制有順向作用而無(wú)反向聯(lián)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)一般有兩種基本控制方式.開環(huán)控制控制裝置與受控對(duì)象之間只第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)例驅(qū)動(dòng)盤片勻速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)

這種轉(zhuǎn)臺(tái)在CD機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)代裝置中廣泛應(yīng)用.轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)電源和放大裝置速度設(shè)置系統(tǒng)組成：第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)由圖可見：

被控制量速度沒有反饋到輸入端與給定信號(hào)比較,為開環(huán)控制系統(tǒng)。第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)預(yù)期速度實(shí)際轉(zhuǎn)速直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)放大器

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制過(guò)程均很簡(jiǎn)單，但抗擾能力差，控制精度不高，故一般只能用于對(duì)控制性能要求較低的場(chǎng)合。轉(zhuǎn)臺(tái)速度開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:開環(huán)控制的特點(diǎn)：2．閉環(huán)控制

有順向作用，而且還有反向聯(lián)系.閉環(huán)控制:

閉環(huán)控制又稱為反饋控制或按偏差控制。

控制裝置與受控對(duì)象之間，不但第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)例轉(zhuǎn)臺(tái)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的閉環(huán)控制。

測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種傳感器。

測(cè)出電動(dòng)機(jī)的速度與給定信號(hào)比較產(chǎn)生偏差電壓。第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)速機(jī)偏差反饋量預(yù)期速度實(shí)際轉(zhuǎn)速直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)放大器_

當(dāng)實(shí)際速度受擾動(dòng)的影響發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，從而消除擾動(dòng)對(duì)速度的影響。轉(zhuǎn)臺(tái)速度閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)放大裝置例位置隨動(dòng)系統(tǒng)環(huán)型電位器電機(jī)電源齒輪系統(tǒng)組成：負(fù)載給定轉(zhuǎn)角θr輸出轉(zhuǎn)角θc工作過(guò)程：θr=θcUd=0Udθr≠θcUd≠0電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié).電動(dòng)機(jī)靜止第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)θmθr△θ

_θcueud放大器電位器電動(dòng)機(jī)減速器位置隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)例轉(zhuǎn)速負(fù)反饋直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)直流電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī)電源和放大裝置負(fù)載系統(tǒng)組成：UnUf第一節(jié)自動(dòng)控制與自動(dòng)控制系統(tǒng)

調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖unufeudn_直流電動(dòng)機(jī)放大器測(cè)速機(jī)

由電網(wǎng)電壓波動(dòng)，負(fù)載變化以及其他部分的參數(shù)變化所引起的轉(zhuǎn)速變化，都可以通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)整加以抑制。

n↓→Uf↓→e↑→Ud↑→n↑

減小或消除由于擾動(dòng)所形成的偏差值，具有較高的控制精度和較強(qiáng)的抗擾能力。閉環(huán)控制系統(tǒng)具有的特點(diǎn)：第一節(jié)自